lämpöjohtavuuslaki

Lämpöjohtavuuslaki, joka tunnetaan myös Fourierin laina tunnettiin ensimmäisen kerran Joseph Fourierin, ranskalaisen matemaatikon ja fyysikon, toimesta. Se kuvaa lämmön virtausta kiinteässä aineessa, nesteessä tai kaasussa johtumalla. Laki perustuu havaintoon, että lämpö virtaa aina korkeamman lämpötilan alueelta matalamman lämpötilan alueelle.

Matemaattisesti lämpöjohtavuuslaki ilmaistaan yleensä seuraavasti: Q/t = -k * A * (dT/dx). Tässä Q/t on lämmön virtausnopeus aikayksikköä kohden, k on aineen lämpöjohtavuuskerroin, A on pinta-ala, jonka läpi lämpö virtaa, ja dT/dx on lämpötilan gradientti. Negatiivinen etumerkki osoittaa, että lämmön virtaus tapahtuu lämpötilan laskun suuntaan.

Lämpöjohtavuuskerroin k on materiaalin ominaisuus, joka kertoo, kuinka hyvin se johtaa lämpöä. Hyviä lämmönjohteita, kuten metalleja, on korkea k-arvo, kun taas huonoja lämmönjohteita, kuten eristeitä (esimerkiksi styroksi tai villa), on matala k-arvo. Lämpöjohtavuuslaki on keskeinen käsite monilla fysiikan ja insinööritieteiden aloilla, kuten lämmönsiirron, materiaalitieteen ja rakennustekniikan tutkimuksessa ja sovelluksissa. Se auttaa ennustamaan ja hallitsemaan lämpötilan jakautumista ja lämmön kulkeutumista eri järjestelmissä.